La présente invention se rapporte au domaine de la thermodynamique et concerne plus précisément un échangeur thermique et un dispositif de refroidissement incluant cet échangeur thermique, destinés notamment à être utilisés pour le refroidissement d’organes d’un véhicule.

Dans un véhicule électrique ou hybride, il est courant de refroidir la batterie électrique, le moteur électrique et l’électronique de puissance du véhicule par un liquide caloporteur tel que de l’eau, circulant dans un circuit de liquide caloporteur parcourant ces composants à refroidir, le liquide caloporteur étant lui-même refroidi grâce à un échangeur thermique recevant d’une part le liquide caloporteur, et d’autre part un fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant subit un cycle thermodynamique dans un circuit de fluide réfrigérant séparé utilisant par exemple un compresseur, un condenseur, un échangeur de chaleur interne et un organe de détente.

Lors d’une charge rapide de la batterie électrique d’un véhicule électrique ou hybride, le courant électrique étant élevé, la puissance thermique à dissiper pour refroidir la batterie électrique est importante, par exemple de l’ordre de loooo Watts. De même, lorsque le véhicule électrique ou hybride roule à vitesse élevée, la puissance thermique à dissiper dans le moteur électrique, l’électronique de puissance et la batterie électrique est importante et nécessite donc un échangeur thermique dimensionné en conséquence, dit « haute performance ».

L’échangeur thermique étant formé d’un faisceau de plaques empilées et brasées délimitant des canaux de circulation du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur, le nombre de plaques de l’échangeur thermique du véhicule électrique ou hybride est d’autant plus important qu’il doit dissiper une forte puissance thermique.

Néanmoins, lors d’une utilisation moins énergivore du véhicule électrique ou hybride, par exemple lors d’une charge lente de la batterie électrique du véhicule électrique, ou lors d’un roulage à basse vitesse du véhicule électrique, la puissance thermique de la batterie électrique à dissiper est plus faible, par exemple de l’ordre de 4000 Watts. Or, l’efficacité d’un échangeur thermique « haute performance » n’est pas optimale à moyenne ou faible charge, car le nombre de plaques et le dimensionnement des canaux d’un tel échangeur thermique ont été optimisés pour une utilisation à forte charge. A moyenne ou faible charge, la distribution des phases de liquide et de gaz du fluide réfrigérant dans l’échangeur thermique n’est donc pas homogène et est peu performante.

Il existe donc un besoin d’un échangeur thermique haute performance, notamment pour un véhicule électrique ou hybride, avec une puissance thermique et une efficacité améliorée à faible et moyenne charge, permettant le refroidissement de composants du véhicule. Les composants à refroidir du véhicule incluent, de préférence, la batterie électrique, le moteur électrique, l’électronique de puissance mais aussi l’habitacle du véhicule.

La présente invention remédie au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur en fournissant un échangeur thermique dans lequel la distribution du fluide réfrigérant est homogénéisée depuis une entrée jusqu’à une sortie de l’échangeur thermique à faible, moyenne ou forte charge, et en fournissant un dispositif de refroidissement comportant un tel échangeur thermique.

A cette fin, l’invention propose un échangeur thermique comprenant :

- un collecteur d’entrée comportant une bouche d’admission d’un fluide réfrigérant,

- un faisceau de plaques, comportant une première pluralité de plaques entre lesquelles sont agencés des premiers canaux destinés à recevoir le fluide réfrigérant et définissant un premier corps de l’échangeur thermique, et une deuxième pluralité de plaques entre lesquelles sont agencés des deuxièmes canaux destinés à recevoir le fluide réfrigérant et définissant un deuxième corps de l’échangeur thermique disposé à l’opposé de la bouche d’admission par rapport au premier corps, le collecteur d’entrée étant configuré pour distribuer le fluide réfrigérant dans le premier corps et dans le deuxième corps de l’échangeur thermique, l’ échangeur thermique étant caractérisé en ce que le collecteur d’entrée comporte une première chambre de distribution et une deuxième chambre de distribution aptes à fournir de manière étanche l’une par rapport à l’autre respectivement un premier débit de fluide réfrigérant aux premiers canaux et un deuxième débit de fluide réfrigérant aux deuxièmes canaux, les première et deuxième chambres de distribution étant au moins en partie délimitées par une première spirale hélicoïdale et une deuxième spirale hélicoïdale entremêlées entre elles autour d’une ossature suivant un axe central des première et deuxième spirales hélicoïdales, l’ossature s’étendant dans le collecteur d’entrée.

La bouche d’admission du collecteur d’entrée comporte une première entrée débouchant sur la première chambre de distribution et une deuxième entrée débouchant sur la deuxième chambre de distribution. Les première et deuxième entrées sont rendues étanches l’une par rapport à l’autre grâce à des moyens d’étanchéité d’entrée, comportant par exemple des bouchons de spirales plaqués contre une joue de l’échangeur thermique.

Grâce à l’invention, la distribution de fluide réfrigérant est équilibrée entre le premier corps de l’échangeur thermique et le deuxième corps de l’échangeur thermique, ce qui homogénéise cette distribution et diminue les pertes de charge. Ainsi à faible ou moyenne charge, l’efficacité de l’échangeur thermique est améliorée. Les premiers et deuxièmes canaux respectivement du premier et du deuxième corps sont préférentiellement tous de sections et de longueurs identiques, et le premier débit est de préférence sensiblement égal au deuxième débit. Le premier débit peut en effet être différent du deuxième débit notamment en fonction de pertes de charge différentes entre les premiers et les deuxièmes canaux, malgré une structure identique des premiers et deuxièmes canaux.

De plus, lorsque les chambres de distribution de l’échangeur thermique selon l’invention sont alimentées indépendamment, l’invention permet d’utiliser le premier corps et/ ou le deuxième corps en fonction de la puissance thermique à dissiper. Avantageusement, les spirales sont des nervures autour de l’ossature, et débouchent radialement dans les premiers canaux du premier corps de l’échangeur thermique. De préférence, les première et deuxième spirales s’étendent le long du premier corps et du deuxième corps de l’échangeur thermique. Dans ce cas, au moins la deuxième spirale débouche radialement dans les deuxièmes canaux du deuxième corps de l’échangeur thermique.

Selon une caractéristique avantageuse de l’échangeur thermique selon l’invention, le collecteur d’entrée comporte une première barrière d’étanchéité entre la première chambre de distribution et le deuxième corps, et une deuxième barrière d’étanchéité entre la deuxième chambre de distribution et le premier corps. Ainsi les chambres de distribution sont connectées chacune à leurs premiers ou deuxièmes canaux de manière étanche l’une par rapport à l’autre.

La première barrière d’étanchéité est par exemple un bouchon de spirale. La deuxième barrière d’étanchéité est par exemple une enveloppe cylindrique au contact des première et deuxième spirales et disposée en regard des premiers canaux, l’enveloppe cylindrique comportant des orifices entre la première chambre de distribution et les premiers canaux.

De préférence, l’enveloppe cylindrique entoure les première et deuxième spirales en regard des premiers et deuxièmes canaux, l’enveloppe cylindrique comportant des trous entre la deuxième chambre de distribution et les deuxièmes canaux.

Préférentiellement, une plaque de l’échangeur thermique disposée à l’interface entre le premier corps et le deuxième corps ne laisse pas passer le fluide réfrigérant entre le premier corps et le deuxième corps.

Dans un mode de réalisation de l’échangeur thermique selon l’invention, les premières et deuxièmes spirales entremêlées définissent deux pas, la première chambre de distribution étant définie par un premier desdits pas inférieur à un deuxième desdits pas, le deuxième pas définissant la deuxième chambre de distribution. Dans ce mode de réalisation, la contenance de la première chambre de distribution est plus petite que la contenance de la deuxième chambre de distribution, le nombre de premiers canaux étant inférieur au nombre de deuxièmes canaux. Le ratio entre le nombre de premiers canaux et le nombre de deuxièmes canaux et donc entre le premier pas et le deuxième pas, est fonction de la puissance thermique que l’on souhaite dissiper dans le premier corps de l’échangeur thermique et dans le deuxième corps de l’échangeur thermique, ces premier et deuxième corps pouvant être alimentés de manière indépendante. Le dimensionnement du premier corps est par exemple adapté à la dissipation d’une faible puissance thermique dans un cas d’usage de roulage à faible vitesse d’un véhicule électrique ou hybride. Le dimensionnement du deuxième corps est par exemple adapté à la dissipation d’une moyenne puissance thermique dans un cas d’usage de charge lente d’un véhicule électrique ou hybride. Utilisés ensemble, les premier et deuxième corps permettent de dissiper une forte puissance thermique notamment en cas de charge rapide du véhicule électrique ou hybride.

Dans un autre mode de réalisation de l’invention, la première chambre de distribution est de contenance plus importante que la deuxième chambre de distribution, le premier pas étant supérieur au deuxième pas et le nombre de premiers canaux étant supérieur au nombre de deuxièmes canaux.

Dans encore une autre variante, le nombre de canaux du premier corps et du deuxième corps est le même.

Avantageusement dans ce mode de réalisation, la section de passage des orifices est plus importante que la section de passage des trous. Les orifices sont par exemple de formes oblongues et les trous sont par exemple circulaires. Cela permet une distribution de fluide réfrigérant identique entre les premiers et deuxièmes canaux malgré la différence de pas des première et deuxième spirales.

En variante de réalisation de l’invention, la deuxième barrière d’étanchéité est une enveloppe hélicoïdale fermant la deuxième chambre de distribution en vis-à-vis des premiers canaux, sans fermer la première chambre de distribution. Cette enveloppe hélicoïdale s’arrête par exemple le long de l’ossature à l’interface entre les premiers canaux et les deuxièmes canaux. Dans une autre variante de réalisation de l’invention, les première et deuxième spirales s’arrêtent à l’interface entre les premiers canaux et les deuxièmes canaux.

Selon une caractéristique avantageuse de l’échangeur thermique selon l’invention, l’ossature est un arbre creux destiné à canaliser un fluide réfrigérant provenant d’un collecteur de sortie haute pression d’un échangeur de chaleur interne. Cette caractéristique permet de compacter l’échangeur thermique selon l’invention dans un dispositif de refroidissement selon l’invention comportant cet échangeur thermique, un échangeur de chaleur interne et un ou plusieurs organes de détente. En effet dans ce dispositif de refroidissement compact selon l’invention, l’échangeur de chaleur interne est brasé sur une première plaque d’extrémité de l’échangeur thermique selon l’invention, cette première plaque d’extrémité comportant une entrée haute pression et une sortie basse pression de fluide réfrigérant, l’entrée haute pression étant une première extrémité de l’arbre creux. Une deuxième plaque d’extrémité de l’échangeur thermique, opposée à la première plaque d’extrémité, comporte les entrée et sortie de liquide caloporteur ainsi que la bouche d’admission de fluide réfrigérant, cette bouche d’admission étant alimentée par un ou plusieurs organes de détente connectés d’une part à une deuxième extrémité de l’arbre creux, opposée à la première extrémité de l’arbre creux, et d’autre part à la bouche d’admission de fluide réfrigérant. Le ou les organes de détente sont par exemple solidarisés à l’échangeur thermique par l’intermédiaire d’un bloc de refroidissement.

L’invention concerne également un dispositif de refroidissement comprenant un échangeur thermique selon l’invention, et comportant en outre :

- un échangeur de chaleur interne comportant un collecteur de sortie haute pression et un collecteur d’entrée basse pression, et

- au moins un organe de détente, le collecteur de sortie haute pression étant raccordé à une entrée de l’organe de détente, une sortie de l’organe de détente étant raccordée à la bouche d’admission de l’échangeur thermique, et l’échangeur thermique comportant en outre une bouche d’évacuation de fluide réfrigérant connectée au collecteur d’entrée basse pression.

Le dispositif de refroidissement selon l’invention est préférentiellement compact comme décrit précédemment, mais pas nécessairement.

Dans un mode de réalisation du dispositif de refroidissement selon l’invention, l’ossature est un arbre creux comportant une première extrémité directement connectée au collecteur de sortie haute pression, et une deuxième extrémité connectée à l’entrée de l’organe de détente, la sortie de l’organe de détente comportant deux branches connectées l’une à la première chambre de distribution et l’autre à la deuxième chambre de distribution.

Dans un autre mode de réalisation du dispositif de refroidissement selon l’invention, celui-ci comporte en outre un dispositif de détente, le collecteur de sortie haute pression étant connecté à une entrée du dispositif de détente, une sortie du dispositif de détente étant connectée à la bouche d’admission de l’échangeur thermique, et l’ossature est un arbre creux comportant une première extrémité directement connectée au collecteur de sortie haute pression et une deuxième extrémité connectée aux entrées du dispositif de détente et de l’organe de détente, la sortie de l’organe de détente étant connectée à la première chambre de distribution et la sortie du dispositif de détente étant connectée à la deuxième chambre de distribution.

Le dispositif de détente et l’organe de détente sont des moyens identiques ou différents. Ils sont par exemple des valves d’expansion.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

[fig i] représente un système de refroidissement d’un véhicule électrique ou hybride comportant un échangeur thermique selon l’invention,

[fig 2] schématise un échangeur thermique selon l’invention, selon un premier mode de réalisation de l’invention, [fig 3] est une vue en perspective d’un dispositif de refroidissement selon l’invention, intégrant un échangeur thermique selon l’invention, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 4] est une vue de face de l’échangeur thermique de la figure 3, sur laquelle la joue de l’échangeur thermique a été rendue transparente,

[fig 5] schématise un dispositif de refroidissement selon l’invention, dans le deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 6] est une vue en coupe du dispositif de refroidissement des figures 3 à 5, dans une variante principale du deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 7] est une vue en perspective de chambres de distribution de l’échangeur thermique dans le deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 8] est une vue en perspective des chambres de distribution de la figure 7 avec une deuxième barrière d’étanchéité selon la variante principale du deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 9] est une vue en perspective des chambres de distribution de la figure 7 avec une deuxième barrière d’étanchéité selon une variante secondaire du deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 10] est une vue en perspective des chambres de distribution de la figure 7 avec une deuxième barrière d’étanchéité selon une autre variante secondaire du deuxième mode de réalisation de l’invention,

[fig 11] représente une variante du système de la figure 1, comportant un échangeur thermique selon l’invention,

[fig 12] est une vue en perspective éclatée d’un dispositif de refroidissement selon un troisième mode de réalisation de l’invention utilisé dans la variante de système de refroidissement de la figure 11.

Comme représenté sur la figure 1, un échangeur thermique 2 selon l’invention est utilisé dans un système de refroidissement d’un véhicule électrique ou hybride. Le véhicule comporte une batterie électrique 34, une électronique de puissance 36 et une machine électrique 32, ces composants étant refroidis par un circuit de liquide caloporteur H2O, par exemple de l’eau, dont la circulation est assurée par une pompe 30. Le liquide caloporteur H2O entre dans l’échangeur thermique 2 par une entrée 26 de liquide caloporteur, et ressort de l’échangeur thermique 2 par une sortie 28 de liquide caloporteur, en étant refroidi. Ce refroidissement se fait au contact d’un fluide réfrigérant FR circulant également dans l’échangeur thermique 2, dans un circuit de fluide réfrigérant séparé.

Le fluide réfrigérant FR ayant pris des calories au liquide caloporteur H2O, sort de l’échangeur thermique 2 à basse pression par une bouche d’évacuation 24 de l’échangeur thermique 2, puis est envoyé dans un collecteur d’entrée basse pression 46 d’un échangeur de chaleur interne 4 d’où il ressort par un collecteur de sortie basse pression 48 de l’échangeur de chaleur interne 4 pour être envoyé dans un compresseur 7. Cette branche basse pression du fluide réfrigérant FR dans l’échangeur de chaleur interne 4 permet de refroidir une branche haute pression du circuit de fluide réfrigérant FR comme décrit plus bas.

Le fluide réfrigérant FR compressé par le compresseur 7 est ensuite condensé par un condenseur 9. Une partie du fluide réfrigérant FR condensé est dirigée vers un organe de détente 11 puis évaporée dans un évaporateur 5 d’un système de climatisation de l’habitable du véhicule. Une autre partie du fluide réfrigérant FR condensé est envoyé dans un collecteur d’entrée haute pression 42 de l’échangeur de chaleur interne 4, et ressort de l’échangeur de chaleur interne 4 par un collecteur de sortie haute pression 44 de l’échangeur de chaleur interne 4. Cette branche haute pression du circuit de fluide réfrigérant FR est refroidie dans l’échangeur de chaleur interne 4 par la branche basse pression du circuit de fluide réfrigérant mentionnée plus haut. Le fluide réfrigérant FR arrivant du collecteur de sortie haute pression 44 est ensuite détendu par un organe de détente 6, ici une valve d’expansion, puis entre dans une bouche d’admission 22 de fluide réfrigérant de l’échangeur thermique 2, pour refroidir le liquide caloporteur H2O passant également dans l’échangeur thermique 2.

Les organes de détente 6 et 11 sont commandés électroniquement ou thermiquement. Un dispositif de refroidissement 1 selon l’invention comporte l’échangeur thermique 2, l’échangeur de chaleur interne 4 et l’organe de détente 6 raccordés les uns aux autres comme illustré sur la figure 1.

Dans un premier mode de réalisation de l’invention, l’échangeur thermique 2 selon l’invention est dissocié de l’échangeur de chaleur interne 4 et est représenté figure 2.

L’échangeur thermique 2 selon l’invention est formé d’un faisceau de plaques brasées entre elles et entre lesquelles sont formés des canaux. Le faisceau de plaques forme plus précisément une alternance de canaux destinés au fluide réfrigérant FR et de canaux destinés au liquide caloporteur H2O.

Le fluide réfrigérant FR et le liquide caloporteur H2O entrent dans l’échangeur thermique 2 par respectivement un collecteur d’entrée 23 de fluide réfrigérant de l’échangeur thermique 2 et l’entrée 26 de liquide caloporteur H2O de l’échangeur thermique 2. Le collecteur d’entrée 23 comporte la bouche d’admission 22 de fluide réfrigérant FR.

Des passages entre les plaques permettent au fluide réfrigérant FR et au liquide caloporteur H2O d’être évacués par respectivement la bouche d’évacuation 24 de l’échangeur thermique 2 et la sortie 28 de liquide caloporteur de l’échangeur thermique 2.

Le faisceau de plaques de l’échangeur thermique 2 comporte :

- une première pluralité de plaques 251, 252, 253, 254 entre lesquelles sont agencés des premiers canaux destinés à recevoir le fluide réfrigérant FR et définissant un premier corps 25 de l’échangeur thermique 2, et

- une deuxième pluralité de plaques 271, 272, 273, 274 entre lesquelles sont agencés des deuxièmes canaux destinés à recevoir le fluide réfrigérant FR et définissant un deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2, disposé à l’opposé de la bouche d’admission 22 par rapport au premier corps 25, la distribution de fluide réfrigérant FR pouvant être gérée indépendamment dans les premiers canaux et les deuxièmes canaux.

Pour simplifier, sur la figure 2, l’échangeur thermique 2 ne comporte que deux premiers canaux et deux deuxièmes canaux. Bien entendu l’échangeur thermique 2 selon l’invention comporte en général beaucoup de premiers et deuxièmes canaux.

Un premier canal de fluide réfrigérant FR est formé entre les plaques 251 et 252, un autre premier canal de fluide réfrigérant FR est formé entre les plaques 253 et 254. Dans le premier corps 25 de l’échangeur thermique 2, un canal de liquide caloporteur est formé entre les plaques 252 et 253 et un autre canal de liquide caloporteur est formé entre les plaques 254 et 271.

Un deuxième canal de fluide réfrigérant FR est formé entre les plaques 271 et 272, un autre deuxième canal de fluide réfrigérant FR est formé entre les plaques 273 et 274. Dans le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2, un canal de liquide caloporteur H2O est formé entre les plaques 272 et 273 et un autre canal de liquide caloporteur est formé entre les plaques 274 et une première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2 d’où sort la bouche d’évacuation 24.

Dans chaque canal, le fluide réfrigérant FR ou le liquide caloporteur H2O est représenté arrivant dans le canal en flèche pleine et repartant, après un parcours en U dans le canal, en flèche pointillée vers la bouche d’évacuation 24 ou la sortie 28 de liquide caloporteur H2O.

Afin d’homogénéiser la distribution de fluide réfrigérant FR dans l’échangeur thermique 2, le fluide réfrigérant FR en sortie de l’organe de détente 6 est séparé en deux flux. Un premier flux est amené à une première entrée 221 de la bouche d’admission 22, desservant une première chambre de distribution 231 du premier flux de fluide réfrigérant FR dans le premier corps 25 de l’échangeur thermique 2. Un deuxième flux est amené à une deuxième entrée 223 de la bouche d’admission 22, desservant une deuxième chambre 233 de distribution du deuxième flux de fluide réfrigérant FR dans le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2. Le premier flux est distribué par la première chambre 231 de distribution aux premiers canaux de manière étanche par rapport à la distribution du deuxième flux par la deuxième chambre 233 de distribution aux deuxièmes canaux. Ainsi le collecteur d’entrée 23 est apte à assurer la fourniture d’un premier débit aux premiers canaux et d’un deuxième débit aux deuxièmes canaux, de valeurs sensiblement identiques, ce qui homogénéise la distribution du fluide réfrigérant FR dans l’échangeur thermique 2. En fonction des besoins de refroidissement des composants du véhicule, seul le premier corps de l’échangeur thermique ou le deuxième corps de l’échangeur thermique 2 est éventuellement utilisé. Dans ce cas, seul le premier flux ou le deuxième flux est envoyé dans l’échangeur thermique 2.

Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, les chambres de distribution 231 et 233 sont formées chacune par un volume compris entre les parois d’une première spirale hélicoïdale 234 et d’une deuxième spirale hélicoïdale 236 entremêlées autour d’une ossature 29 matérialisant l’axe central X des spirales 234 et 236. Les spirales 234 et 236 s’étendent radialement dans les entrées des premiers et deuxièmes canaux. Ces spirales sont préférentiellement des nervures s’étendant radialement autour de l’ossature et réalisées de matière avec l’ossature.

Plus précisément la première spirale hélicoïdale 234 conduit le premier flux depuis la première entrée 221 de la bouche d’admission 22 jusqu’à des premiers interstices entre la première spirale 234 et la deuxième spirale 236 situés en vis en vis des premiers canaux. De même la deuxième spirale hélicoïdale 236 conduit le deuxième flux depuis la deuxième entrée 223 de la bouche d’admission 22 jusqu’à des deuxièmes interstices entre la première spirale 234 et la deuxième spirale 236 situés en vis en vis des deuxièmes canaux. Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, les premiers et deuxièmes interstices sont par exemple de largeur identique, notamment lorsque le nombre de premiers canaux est égal au nombre de deuxièmes canaux.

Afin d’étanchéifier le premier corps 25 par rapport au deuxième corps 27 pour la distribution du fluide réfrigérant FR, le collecteur d’entrée 23 comporte une première barrière d’étanchéité 232 entre la première chambre de distribution 231 et le deuxième corps 27, réalisée, dans ce premier mode de réalisation de l’invention, sous forme d’un bouchon de spirale situé entre les spirales 234 et 236 et bloquant le passage du premier flux de fluide réfrigérant FR. Ainsi, le premier flux ne peut pas atteindre les deuxièmes canaux. De plus le collecteur d’entrée 23 comporte une deuxième barrière d’étanchéité 235 entre la deuxième chambre de distribution 233 et le premier corps 25, réalisée sous forme d’une enveloppe cylindrique enserrant étroitement, de manière étanche, les spirales 234 et 236. Cette enveloppe cylindrique 235 bloque le passage du deuxième flux dans les premiers canaux. Des orifices 237, représentés figure 8 en relation avec le deuxième mode de réalisation de l’invention, permettent néanmoins le passage du premier flux dans les premiers canaux.

Le collecteur d’entrée 23 comporte également des moyens d’étanchéité d’entrée au niveau de la bouche d’admission 22, permettant de recevoir le premier flux dans la première entrée 221 de manière étanche par rapport au deuxième flux dans la deuxième entrée 223.

Enfin, la plaque 254 ferme tout passage du premier flux entre les premiers canaux du premier corps 25 et les deuxièmes canaux du deuxième corps 27, en enserrant étroitement, de manière étanche, l’enveloppe cylindrique 235.

Les moyens d’étanchéité décrit ci-dessus comportent plusieurs variantes de réalisation et seront plus amplement détaillés en relation avec le deuxième mode de réalisation de l’invention, qui comporte les mêmes variantes d’étanchéification.

Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention représenté figure 3, le dispositif de refroidissement 1 selon l’invention est compact. L’échangeur thermique 2 dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention est similaire à l’échangeur thermique 2 du premier mode de réalisation de l’invention à quelques différences près qui sont détaillées dans la suite. Les caractéristiques communes au premier mode de réalisation et au deuxième mode de réalisation comportent les mêmes références.

Dans ce dispositif de refroidissement 1 compact selon l’invention, l’échangeur de chaleur interne 4 est brasé directement sur l’échangeur thermique 2 selon l’invention. L’échangeur de chaleur interne 4 comporte donc une seule plaque d’extrémité libre, sur laquelle sont disposées le collecteur d’entrée haute pression 42 et le collecteur de sortie basse pression 48, l’autre plaque d’extrémité de l’échangeur étant brasée à la première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2. La plaque d’extrémité opposée à la première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2, correspond à la première plaque 251 de la première pluralité de plaques, qui est aussi une joue de l’échangeur thermique 2, comportant l’entrée 26 de liquide caloporteur et la sortie 28 de liquide caloporteur, ainsi que la bouche d’admission 22 du collecteur d’entrée 23 de fluide réfrigérant. Par souci de compréhension, la première plaque 251 est appelée joue 251 dans la suite lorsque sa fonction de joue est mise en avant.

Un bloc de refroidissement 3, faisant partie du dispositif de refroidissement 1, est plaqué solidairement contre la joue 251 de l’échangeur thermique 2, comportant la bouche d’admission 22. Ce bloc de refroidissement 3 comporte deux galeries amenant le fluide réfrigérant FR en provenance de la valve d’expansion 6 vers des orifices 222 et 224 (visible figure 4) agencés dans la joue 251 de l’échangeur thermique 2. La valve d’expansion 6 est elle-même solidaire du bloc de refroidissement 3, la sortie de la valve d’expansion 6 communiquant avec deux galeries du bloc de refroidissement 3, l’une amenant le premier flux de fluide réfrigérant FR vers la première entrée 221 de la bouche d’admission 22 à travers l’orifice 222 correspondant et l’autre amenant le deuxième flux de fluide réfrigérant FR vers la deuxième entrée 223 de la bouche d’admission 22 à travers l’orifice 224 correspondant.

Afin de recevoir le premier flux dans la première entrée 221 de manière étanche par rapport au deuxième flux dans la deuxième entrée 223, des moyens d’étanchéité d’entrée sont agencés au niveau de la bouche d’admission 22 du collecteur d’entrée 23, comme représenté sur la figure 4. Sur cette figure 4, la joue 251 de l’échangeur thermique a été rendue transparente, seuls les orifices 222 et 224 de cette joue 251 correspondant respectivement à l’entrée 221 de la première chambre de distribution 231, et à l’entrée 223 de la deuxième chambre de distribution 233, étant représentés.

Les moyens d’étanchéité d’entrée comportent la joue 251 de l’échangeur thermique 2, un premier bouchon de spirale 225 initiant la paroi de la première spirale 234 et s’étendant axialement vers la joue 251, et un deuxième bouchon de spirale 227 initiant la paroi de la deuxième spirale 236 et s’étendant axialement vers la joue 251. En étant plaqués contre la joue 251 de l’échangeur thermique 2, les premier et deuxième bouchons de spirales 225 et 227 séparent de manière étanche les entrées respectives 221 et 223 des première et deuxième chambres de distribution 231 et 233.

La première entrée 221 de la première chambre de distribution 231 est ainsi délimitée axialement d’une part par une portion déjoué 251 comportant l’orifice 222 correspondant à cette première entrée 221, et d’autre part par la deuxième spirale hélicoïdale 236, radialement par l’enveloppe cylindrique 235 et angulairement par le deuxième bouchon de spirale 227 initiant la paroi de la deuxième spirale 236.

Le premier bouchon de spirale 225 empêche angulairement le premier flux de rejoindre la deuxième chambre de distribution 233 sur la longueur axiale du premier bouchon de spirale 225, le premier flux étant contraint, dans cette première entrée 221, de s’écouler axialement entre le premier bouchon de spirale 225 et la paroi de la deuxième spirale 236, c’est-à-dire est contraint de s’engager entre une surface de la paroi de la première spirale 234, et une surface la paroi de la deuxième spirale 236, définissant la première chambre de distribution 231.

De même, la deuxième entrée 223 de la deuxième chambre de distribution 233 est délimitée axialement d’une part par une portion de joue 251 comportant l’orifice 224 correspondant à cette deuxième entrée 223, et d’autre part par la première spirale hélicoïdale 234, radialement par l’enveloppe cylindrique 235 et angulairement par le premier bouchon de spirale 225 initiant la paroi de la première spirale 234.

Le deuxième bouchon de spirale 227 empêche angulairement le deuxième flux de rejoindre la première chambre de distribution 231 sur la longueur axiale du deuxième bouchon de spirale 227, le deuxième flux étant contraint, dans cette deuxième entrée 223, de s’écouler axialement entre le deuxième bouchon de spirale 227 et la paroi de la première spirale 234, c’est-à-dire est contraint de s’engager entre une autre surface de la paroi de la deuxième spirale 236, et une autre surface la paroi de la première spirale 234, définissant la deuxième chambre de distribution 233. Afin d’amener le fluide réfrigérant FR depuis le collecteur de sortie haute pression 44 de l’échangeur de chaleur interne 4 jusqu’à l’organe de détente 6, l’ossature 29 autour de laquelle sont enroulées les première et deuxième spirales 234 et 236 est un arbre creux destiné à canaliser le fluide réfrigérant FR depuis le collecteur de sortie haute pression 44 de l’échangeur de chaleur interne 4 vers une entrée de la valve d’expansion 6, comme représenté sur la figure 5.

Plus précisément, une première extrémité 292 de l’arbre creux 29, située sur la première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2, est directement en communication avec le collecteur de sortie haute pression 44 de l’échangeur de chaleur interne 4, et une deuxième extrémité 294 de l’arbre creux 29 est connectée à l’entrée de l’organe de détente 6.

La bouche d’évacuation 24 de fluide réfrigérant FR de l’échangeur thermique 2, située sur la première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2, est quant à elle directement en communication avec le collecteur d’entrée basse pression 46 de l’échangeur de chaleur interne 4.

Sur la coupe d’une partie du dispositif de refroidissement 1 représentée figure 6, illustrant ce deuxième mode de réalisation de l’invention, les premier et deuxième flux de flux de fluide réfrigérant FR sortant de la valve d’expansion 6 pour parvenir respectivement à la première entrée 221 et à la deuxième entrée 223 de la bouche d’admission 22, sont représentés par des flèches. Sur cette figure 6, l’enveloppe cylindrique 235 n’entoure les spirales 234 et 236 du collecteur d’entrée 23 qu’en vis-à-vis des canaux du premier corps 25 de l’échangeur thermique 2. De plus sur cette figure 6, le nombre de premiers canaux est inférieur au nombre de deuxièmes canaux, et les interstices entre la première spirale 234 et la deuxième spirale 236 présentent deux pas de valeurs distinctes.

Ces différences entre le deuxième mode de réalisation et le premier mode de réalisation de l’invention sont maintenant expliquées en relation avec les figures 7 à 10.

Comme représenté sur la figure 7, les spirales 234 et 236 sont entremêlées autour de l’arbre creux 29. Les spirales 234 et 236 sont régulières, mais les parois de la première spirale 234 ne sont pas à équidistance des parois de la deuxième spirale 236. De ce fait la première chambre de distribution 231 est un volume en spirale de pas pi de valeur distincte d’un pas p2 du volume en spirale de la deuxième chambre de distribution 233. Le pas pi est de valeur inférieure au pas p2, car dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le nombre de premiers canaux est inférieur au nombre de deuxièmes canaux.

Le ratio entre le nombre de premiers canaux et le nombre de deuxièmes canaux et donc entre le premier pas pi et le deuxième pas p2, est fonction de la puissance thermique que l’on souhaite dissiper respectivement dans le premier corps 25 de l’échangeur thermique 2 et dans le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2, ces premier et deuxième corps pouvant être alimentés de manière indépendante lorsque l’organe de détente 6 utilisé le permet. Le dimensionnement du premier corps 25 est par exemple adapté à la dissipation d’une faible puissance thermique pour la recharge du véhicule électrique ou hybride via une prise de courant domestique. Dans ce cas, le fluide réfrigérant FR parcourt le premier corps 25 de l’échangeur thermique 2 mais ne parcourt pas le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique. Le dimensionnement du deuxième corps 27 est par exemple adapté à la dissipation d’une moyenne puissance thermique dans un cas d’usage de charge monophasée à 7kW (kiloWatts) du véhicule électrique ou hybride. Dans ce cas, le fluide réfrigérant FR parcourt le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2 mais ne parcourt pas le premier corps 25 de l’échangeur thermique. Utilisés ensemble, les premier corps 25 et deuxième corps 27 permettent de dissiper une forte puissance thermique, notamment en cas de charge triphasée du véhicule électrique ou hybride.

De plus, comme représenté figure 8, dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, l’enveloppe cylindrique 235 comporte des orifices oblongs 237 permettant au fluide réfrigérant FR dans la première chambre de distribution 231 d’accéder aux premiers canaux, l’enveloppe cylindrique 235 s’étendant depuis la bouche d’admission 22 jusqu’à la plaque 254 mais ne s’étendant pas au-delà. En effet la présence du bouchon de spirale 232 empêche le premier flux de fluide réfrigérant FR d’accéder au deuxième corps 27 de l’échangeur thermique, l’enveloppe cylindrique 235 n’est donc pas nécessaire dans le deuxième corps 27 pour empêcher le premier flux de fluide réfrigérant FR d’accéder aux deuxièmes canaux.

La figure 9 représente une variante de ce deuxième mode de réalisation de l’invention, dans lequel l’enveloppe cylindrique 235 s’étend depuis la bouche d’admission 22 jusqu’à la plaque 274 de l’échangeur thermique 2, proximale à la première plaque d’extrémité 211 de l’échangeur thermique 2. Dans cette variante, l’enveloppe cylindrique 235 comporte, en plus des orifices 237, des trous circulaires 239 dans le deuxième corps 27 de l’échangeur thermique 2, en vis-à-vis des deuxièmes canaux. Les orifices 237 et les trous 239 sont configurés pour canaliser respectivement le premier flux vers les premiers canaux et le deuxième flux vers les deuxièmes canaux.

Dans une autre variante de réalisation représentée à la figure 10, les spirales 234 et 236 s’étendent depuis la bouche d’admission 22 jusqu’à la plaque 254 seulement, et l’enveloppe cylindrique 235 s’étend également seulement depuis la bouche d’admission 22 jusqu’à la plaque 254.

Selon une variante du système de refroidissement représentée à la figure 11, la bouche d’admission 22 de l’échangeur thermique 2 selon l’invention est alimentée par un organe de détente 62 et par un dispositif de détente 64, l’organe de détente 62 alimentant la première entrée 221 de la première chambre de distribution 231 et le dispositif de détente 64 alimentant la deuxième entrée 223 de la deuxième chambre de distribution 233.

Un dispositif de refroidissement 1 selon l’invention, correspondant à un troisième mode de réalisation de l’invention, est utilisé dans cette variante du système de refroidissement et représenté figure 12. Dans ce dispositif de refroidissement 1, l’échangeur thermique 2 selon l’invention présente les mêmes caractéristiques que l’échangeur thermique 2 selon l’invention du deuxième mode de réalisation de l’invention, ces caractéristiques identiques étant référencées de la même manière. L’échangeur de chaleur interne 4 de ce dispositif de refroidissement 1 du troisième mode de réalisation de l’invention est également identique au deuxième mode de réalisation de l’invention. Dans ce troisième mode de réalisation de l’invention, le dispositif de refroidissement i comporte l’organe de détente 62 et le dispositif de détente 64 qui sont ici des valves d’expansion, commandées électroniquement ou thermiquement. Le dispositif de refroidissement 1 comporte également un bloc de refroidissement 3 solidaire de l’organe de détente 62 et du dispositif de détente 64 et plaqué contre la joue 251 de l’échangeur thermique 2, notamment contre la bouche d’admission 22 de l’échangeur thermique 2, de manière similaire au deuxième mode de réalisation de l’invention.

Une première rainure 31 creusée dans le bloc de refroidissement 3 permet d’amener le fluide réfrigérant FR en provenance de l’arbre creux 29, donc du collecteur de sortie haute pression 44 de l’échangeur de chaleur interne 4, vers les entrées respectives 622 et 642 de l’organe de détente 62 et du dispositif de détente 64. La première rainure 31 est plaquée contre la joue 251 de l’échangeur thermique 2, et comporte une première extrémité débouchant sur l’entrée 622 de l’organe de détente 62 et une deuxième extrémité débouchant à la fois sur l’entrée 642 du dispositif de détente 64 et sur la deuxième extrémité 294 de l’arbre creux 29, de manière étanche par rapport à la bouche d’admission 22. En effet la rainure 31 ne passe pas par les orifices 222 et 224 agencés dans la joue 251 de l’échangeur thermique 2 en vis-à-vis respectivement des première et deuxième entrées 221 et 223 des première et deuxième chambres de distribution 231 et 233.

Une première galerie 35 creusée dans le bloc de refroidissement 3 est connectée d’une part à une sortie de l’organe de détente 62, et d’autre part à une deuxième rainure 37, plaquée contre la joue 251 de l’échangeur thermique 2 et qui permet d’amener le fluide réfrigérant FR détendu par l’organe de détente 62 vers la première entrée 221 de la première chambre de distribution 231. En effet une première extrémité de la deuxième rainure 37 débouche sur la première galerie 35, et une deuxième extrémité de la deuxième rainure 37 débouche sur l’orifice 222 de la joue 251 de l’échangeur thermique 2 correspondant à la première entrée 221 de la première chambre de distribution 231. Enfin une deuxième galerie 33 creusée dans le bloc de refroidissement 3 et connectée à une sortie du dispositif de détente 64, permet d’amener le fluide réfrigérant FR détendu par le dispositif de détente 64, vers la deuxième entrée 223 de la deuxième chambre de distribution 233, c’est-à-dire que la deuxième galerie 33 débouche sur l’orifice 224 de la joue 251 de l’échangeur thermique 2 correspondant à la deuxième entrée 223 de la deuxième chambre de distribution 233.

Ce troisième mode de réalisation de l’invention permet plus facilement de gérer le premier corps 25 et le deuxième corps 27 de manière indépendante par rapport au deuxième mode de réalisation, l’organe de détente 62 étant par exemple parcouru par un débit différent du dispositif de détente 64.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.